本发明涉及油气层评价及地质学岩石物理性质测量技术领域，尤其涉及一种岩石孔隙率测定装置。
背景技术：
众所周知，岩石的有效孔隙率是指岩石的连通孔隙体积占岩石样品的总体积的百分比。因此，要想获得岩石的有效孔隙率，仅需要测出岩石的总体积、连通孔隙体积和岩石骨架体积这三个参数中的任何两个，就可计算出孔隙率。
现有技术中针对上述三个参数进行测量时，通常有以下几种方法：
对于岩石样品总体积的测定通常包括：丈量法，可用于规则圆柱样品，量取岩样的长度和直径即可计算总体积。汞泵法，利用汞的非润湿性，在常压下将样品浸入已知体积的汞液中，汞的液位会上升，根据液位上升的高度可以计算出岩样的总体积。以及浮力法，将样品浸与不易挥发的液体中，待液体与样品充分接触后样品的重量不再发生变化时称取样品在液体中的质量，然后擦干表面的液体再次称重，根据液体的比重及两次称重的结果可以计算出岩样的总体积。
对于岩石骨架体积的测定通常包括：浮力法，称取岩石的干重，将样品抽真空，用粘度较小且不易挥发的液体，例如煤油，饱和样品。然后再分别称取样品在液体中的重量及饱和液体的样品在空气中的重量，由此可计算出样品的孔隙体积，同时也能测出样品的总体积和骨架体积。气体法，根据玻义尔玛略特定律，将干燥样品放置于测量杯中，在一个大气压条件下密封测量杯，将参考杯充入固定压力的气体，然后将两杯连通，两杯中气体平衡后的压力与岩石的骨架体积具有固定单调函数关系，据此可以测量出岩样的骨架体积。
然而，上述方法存在许多缺点，例如汞泵法，由于汞是有毒有害物质，对人体伤害较大，现已几乎被淘汰。而液体法存在两个隐患会导致误差的不确定性，一方面，对于致密样品真空条件下也很难确保能将煤油之类液体注入到纳米级的孔隙中。另一方面，在空气中称取饱和液体的样品的重量之前，必须人工将样品 表面的液体擦干，这一过程势必会造成一定的认为误差。进一步地，对于孔隙性和连通性较好的样品，擦拭过程极有可能将孔隙中的液体带出，导致孔隙率测定结果偏小。然而，对于致密样品若擦试不干净，又会导致结果偏大。气体法可以较为准确的测定出岩石的骨架体积，但传统的气体法在测定孔隙体积时要求样品必须是规则的圆柱形，或至少有一个面加工成平面。同时，装样时堵头若不能与圆柱样品端面完全对接，也会导致结果偏大。
上述任何一种方法均需要至少两步才能完成，工作效率低且测量精度难以保证。同时，上述方法也无法实现对任意形状的岩石样品孔隙率进行全自动测定。
技术实现要素：
为了解决上述部分或全部的技术问题，本发明提供了一种岩石孔隙率测定装置。岩石孔隙率测定装置包括：样品杯、设置于样品杯的内部用于包裹样品的样品套以及连通于样品杯的杯底和杯盖的气体管路。在气体管路上连接有多个阀门。在气体管路上还连接有真空泵、标准室和压力传感器。通过控制不同阀门之间的开关，真空泵能对样品杯的底部或上部抽真空；标准室和压力传感器配合以测定不同状态下样品杯中的压力值，进而计算出岩石的孔隙率。
在这种情况下，将岩石样品装入样品套内，通过真空泵对样品杯上部空间抽真空可以使样品套紧密包裹样品。通过对样品杯下部空间通入高压气体，可测定样品套连同岩石样品总体积的体积，扣除样品套的体积则可得到岩石样品的总体积。而通过真空泵对样品杯下部空间抽真空可以使样品套与样品杯的四周杯壁紧密接触。通过对样品杯上部空间通入高压气体，可测定样品骨架的体积。由此，本发明的岩石孔隙率测定装置，通过一次装样两次抽真空即可测得岩石样品总体积和岩石样品骨架体积参数，改变了传统的孔隙率测定流程，提高了检测效率减小了测量误差。
进一步地，样品套为能任意变形的乳胶质样品套。由此，可以对岩石样品形状无任何要求。
进一步地，样品杯的杯底和杯盖均由多孔介质材料制成。由此，在抽真空时可以保证样品套与样品杯的壁紧密接触，但又不会因为孔隙的存在而使样品套被吸入孔隙中。
进一步地，气体管路包括：通过杯盖连通于样品套内部并依次连接放空阀及 气动阀的上部管路，及通过杯底连通于样品套外部并依次连接放空阀及气动阀的
下部管路。上部管路和下部管路相并联后再与真空泵管路相串联。具体地，真空泵管路依次连接有气动阀、放空阀与真空泵。由此，可以通过控制真空泵管路及上部管路中的气动阀或放空阀的开关而对样品杯的上部空间抽真空。同样地，也可以通过控制真空泵管路及下部管路中的气动阀或放空阀的开关而对样品杯的下部空间抽真空。
进一步地，气体管路还包括高压管路。具体地，上部管路和下部管路并联后与高压管路的第一端连接，高压管路的第二端与气源口连接。由此，可以对样品杯的上部空间或下部空间通入高压气体。
进一步地，在高压管路上设有标准室及与标准室相连接的压力传感器。由此，可以通过标准室标定及平衡样品杯中的压力，并通过压力传感器测定相应的压力值。
进一步地，在标准室与气源口之间设有漏阀，在漏阀的两侧设有气动阀。由此，标准室中的气压会因漏阀的存在而缓慢下降以达到预定值。
进一步地，在标准室与高压管路的第一端之间设有气动阀。由此，可以控制标准室中的气压达到预定值后再打开上述气动阀，以使高压气体流向上部管路或下部管路中。
进一步地，气动阀与气体管路串联，放空阀与气体管路并联。由此，气动阀可以控制抽真空或高压气体的流向，而放空阀可以使管路接通大气。
本发明提供的岩石孔隙率测定装置，其优点在于：(1)测量原理基于玻玛定律，利用气体法测定岩石骨架体积的原理，通过一次装样两侧抽真空即可测得岩石样品骨架体积和岩石样品总体积参数。(2)所采用的乳胶质样品套能任意变形，对样品的形状就没有任何要求，改变了传统的孔隙率测定流程。并为任意不规则形状岩石样品的孔隙率全自动测量带来了方便。(3)上述装置中所有阀门的打开和关闭均可以由计算机自动实现，无需手工操作。(4)乳胶质样品套不管是被拉伸了还在真空下收缩，其总体积不会发生变化，因此样品套的变形不会对测定结果产生影响，减小了检测误差。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1为本发明实施例的岩石孔隙率测定装置的结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种岩石孔隙率测定装置100包括：样品杯1、设置于样品杯的内部用于包裹样品的样品套3以及连通于样品杯的杯底2和杯盖4的气体管路。在气体管路上连接有多个阀门v1至v9。在气体管路上还连接有真空泵6、标准室7和压力传感器8。通过控制不同阀门之间的开关，真空泵6能对样品杯的底部或上部抽真空；标准室7和压力传感器8配合以测定不同状态下样品杯1中的压力值，进而计算出岩石5的孔隙率。
在本发明的一个具体的实施例中，v1至v9均为高精度阀门，其中v1、v6和v9为放空阀。放空阀与气体管路并联，当放空阀打开时气体管路将与大气连通。v2、v3、v4、v5、v7以及v8为气动阀，气动阀均串联于气体管路中，用于控制气体管路中气体的流通方向。
当对样品杯1的上部空间抽真空时，如图1所示，将阀门v1、v3、v6、v8关闭，阀门v9打开。上部空间抽真空可以使样品套3紧密包裹样品5。抽完真空后可以测定岩石样品5的总体积。当对样品杯1的下部空间抽真空时，将阀门v1、v7、v8打开，阀门v2、v3、v6、v9关闭。在这种情况下，真空泵6只会对样品套3的下方空间抽真空，抽完真空样品套3将会与样品杯1紧贴，此时可以对岩石样品的骨架体积进行测量。
下面对岩石孔隙率测定装置100的使用过程进行说明。主要包括以下三个步骤：
步骤一，对岩石样品总体积进行测定。首先，将岩石样品5装入样品套3内，压紧样品杯1的顶盖。将阀门v1、v3、v6、v8以及v9关闭，打开阀门v2、v7，启动真空泵6对样品套3上方的空间连同岩石样品5一起抽真空。由于样品套3易于变形，抽真空后可以使样品套3紧密包裹样品5，样品套3内部将只有样品的总体积存在。此时关闭阀门v2、v7，打开阀门v9，将样品套3下方的空间通大气，待平衡后再关闭阀门v9。
打开阀门v4和v5，由气源口向标准室7内充入气体，使得标准室7内的气 体压力超过设定值，关闭阀v5。此时，阀门v3至阀门v5之间的气体管路及标准室7内的气压会因漏阀9的存在而缓慢下降，当压力达到预定值时，关闭阀门v4，打开阀门v3。之后，标准室7中的气体将通过阀门v3和阀门v8流向样品套3下方的样品杯内。待样品杯1与标准室7之间的压力平衡后，通过压力传感器8测定标准室7内的压力值。由于上述的压力值与样品套3下方样品杯1内部的空间呈一一对应的关系，因此，采用标准体积块对仪器进行标定后就可以直接将压力值换算成岩石样品的总体积值。
步骤二，对岩石样品骨架体积进行测定。待步骤一完成以后，打开阀门v1和v9，使样品套3的上下两端均通入大气。平衡后关闭阀门v3和v9，启动真空泵6对样品套3的下方抽真空。此时，样品套3会黏贴于样品杯1的壁上，形成一个完整的杯状空间。之后，关闭阀门v7、v8打开阀门v2，使上部管路通入大气，待平衡后关闭阀门v1和v2。
同样地，打开阀门v4和v5，由气源口向标准室7内充入气体，使得标准室7内的气体压力超过设定值，关闭阀v5。此时，阀门v3至阀门v5之间的气体管路及标准室7内的气压会因漏阀9的存在而缓慢下降，当压力达到预定值时，关闭阀门v4，打开阀门v3。随后，标准室7中的气体将通过阀门v3和阀门v2流向样品套3上方的样品杯内的空间。待样品杯1与标准室7之间的压力平衡后，通过压力传感器8测定标准室7内的压力值。由于上述的压力值与样品套3上方样品杯1内部的岩石样品的骨架体积呈一一对应的关系，因此，采用标准体积块对仪器进行标定后就可以直接将压力值换算成岩石样品的骨架体积值。
步骤三，根据岩石样品的总体积值和岩石样品的骨架体积值计算得出岩石样品的空隙率。上述装置中所有阀门的打开关闭以及计算过程均可以由计算机自动实现，无需手工操作
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。